Презентация по физике "Броуновское движение" (10 класс)

Выполнила ученица 10 класса
МОУ «СОШ С. Тёпловка»
Латаева Олеся

Броуновское движение происходит из-за того, что все жидкости и газы состоят из атомов или молекул — мельчайших частиц, которые находятся в постоянном хаотическом тепловом движении, и потому непрерывно толкают броуновскую частицу с разных сторон. Было установлено, что крупные частицы с размерами более 5 мкм в броуновском движении практически не участвуют (они неподвижны или седиментируют), более мелкие частицы (менее 3 мкм) двигаются поступательно по весьма сложным траекториям или вращаются.

Когда в среду погружено крупное тело, то толчки, происходящие в огромном количестве, усредняются и формируют постоянное давление. Если крупное тело окружено средой со всех сторон, то давление практически уравновешивается, остаётся только подъёмная сила Архимеда — такое тело плавно всплывает или тонет. Если же тело мелкое, как броуновская частица, то становятся заметны флуктуации давления, которые создают заметную случайно изменяющуюся силу, приводящую к колебаниям частицы. Броуновские частицы обычно не тонут и не всплывают, а находятся в среде во взвешенном состоянии.

На рисунке 7 схематически показано положение одной броуновской частицы и ближайших к ней молекул. При хаотическом движении молекул импульсы, передаваемые ими броуновской частице, например слева и справа, неодинаковы. Поэтому отлична от нуля результирующая сила давления, которая и вызывает изменение движения броуновской частицы.

Схематическое изображение перемещений частицы при случайных блужданиях, характерных для броуновского движения

В 1905 году Альбертом Эйнштейном была создана молекулярно-кинетическая теория для количественного описания броуновского движения. В частности, он вывел формулу для коэффициента диффузии сферических броуновских частиц:
где  D— коэффициент диффузии,R — универсальная газовая постоянная,  T— абсолютная температура,  N_A— постоянная Авогадро, a— радиус частиц, \xi — динамическая вязкость.
D=\frac{R T}{6N_A\pia \xi}

Хорошо разработанная за последнее столетие теория броуновского движения является приближенной. И хотя в большинстве практически важных случаев существующая теория даёт удовлетворительные результаты, в некоторых случаях она может потребовать уточнения. Так, экспериментальные работы, проведённые в начале XXI века в Политехническом университете Лозанны, Университете Техаса и Европейской молекулярно-биологической лаборатории в Гейдельберге (под руководством С. Дженей) показали отличие поведения броуновской частицы от теоретически предсказываемого теорией Эйнштейна — Смолуховского, что было особенно заметным при увеличении размеров частиц.

Исследования затрагивали также анализ движения окружающих частиц среды и показали существенное взаимное влияние движения броуновской частицы и вызываемое ею движение частиц среды друг на друга, то есть наличие «памяти» у броуновской частицы, или, другими словами, зависимость её статистических характеристик в будущем от всей предыстории её поведения в прошлом. Данный факт не учитывался в теории Эйнштейна — Смолуховского.
Процесс броуновского движения частицы в вязкой среде, вообще говоря, относится к классу немарковских процессов, и для более точного его описания необходимо использование интегральных стохастических уравнений

Броун заметил, что пыльцевые зерна движутся в воде хаотично и зигзагообразно.

Эксперимент №1(луковая чешуйка+йод)

1.для начала мы подготовили оборудование
Оборудование: микроскоп, предметные и покровные стекла, лук, йод, нож, скрепка.

Приготовление препаратов для эксперимента №1

Ход эксперимента №1

Результат эксперимента №1

Эксперимент №2(молоко + раствор бриллиантовый зеленый)

1.для начала мы подготовили оборудование
Оборудование: микроскоп, предметные и покровные стекла, нож, скрепка, бриллиантовый зеленый раствор, молоко.

Приготовление препаратов для эксперимента №2

Ход эксперимента №2

Результат эксперимента №2

1. Броуновское движение // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
2. http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/17058
3. http://phscs.ru/physics9/brownian-motion
4. http://mir-prekrasen.net/referat/1461-brounovskoe-dvizhenie.html
5. http://edufuture.biz/index.php?title=%D0%91%D1%80%D0%BE%D1%83%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
6. http://www.winstein.org/publ/chto_takoe_brounovskoe_dvizhenie_kratko/1-1-0-593